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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ODONTOLOGIA LUCIANA SANTOS AFONSO DE MELO AVALIAÇÃO DA INTERFACE DENTE/RESTAURAÇÃO NO ESMALTE DENTAL UTILIZANDO-SE A TÉCNICA DE TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA E OS MÉTODOS TRADICIONAIS RECIFE 2005

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ODONTOLOGIA

LUCIANA SANTOS AFONSO DE MELO

AVALIAÇÃO DA INTERFACE DENTE/RESTAURAÇÃO NO ESMALTE DENTAL

UTILIZANDO-SE A TÉCNICA DE TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA E OS

MÉTODOS TRADICIONAIS

RECIFE 2005

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LUCIANA SANTOS AFONSO DE MELO

AVALIAÇÃO DA INTERFACE DENTE/RESTAURAÇÃO NO ESMALTE DENTAL

UTILIZANDO-SE A TÉCNICA DE TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA E

OS MÉTODOS TRADICIONAIS

Dissertação apresentada à Coordenação do Programa de Pós-graduação em Odontologia, com área de concentração em Clínica Integrada, Departamento de Prótese e Cirurgia Buco-Facial, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Pernambuco, para a obtenção do grau de Mestre em Odontologia.

Orientador: Prof. Dr. Anderson S. L. Gomes

RECIFE 2005

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Melo, Luciana Santos Afonso de

Avaliação da interface dente/restauração no esmalte dental utilizando-se a técnica de tomografia por coerência óptica e os métodos tradicionais / Luciana Santos Afonso de Melo . – Recife : O Autor, 2005.

74 folhas : il., fig., gráf.

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CCS. Odontologia, 2005.

Inclui bibliografia e anexo.

1. Dentística restauradora – Laser e diagnóstico. 2. Interface dente/restauração – Fendas – Método OCT (Optical Coherence Tomography). 3. Mensuração da fenda(OCT) – Imagem tomográfica - I. Título.

616.314-74 CDU (2.ed.) UFPE 617.672 CDD (22.ed.) BC2005-596

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LUCIANA SANTOS AFONSO DE MELO

AVALIAÇÃO DA INTERFACE DENTE/RESTAURAÇÃO NO ESMALTE DENTAL

UTILIZANDO-SE A TÉCNICA DE TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA E

OS MÉTODOS TRADICIONAIS

Dissertação apresentada à Coordenação do Programa de Pós-graduação em Odontologia, com área de concentração em Clínica Integrada, Departamento de Prótese e Cirurgia Buco-Facial, Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal de Pernambuco, para a obtenção do grau de Mestre em Odontologia.

Orientador: Prof. Dr. Anderson S. L. Gomes

Aprovado em, de de 2005.

______________________________ Prof. Dr. Jair Carneiro Leão Universidade Federal de Pernambuco ______________________________ Prof. Dr. Adolfo Cabral Universidade Federal de Pernambuco ______________________________

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a meus queridos e saudosos avós Clécio e Stela.

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AGRADECIMENTOS

A Deus.

Ao professor Anderson S. L. Gomes, pela amizade e orientação fundamentais para a

realização deste trabalho.

Ao Amigo Renato de Araújo pela grande colaboração, pela amizade e pela paciência

presentes em toda a elaboração deste trabalho.

A Anderson Zanardi pelos conhecimentos transmitidos, pela grande ajuda prestada durante a

fase laboratorial, a fase de referenciação bibliográfica e a elaboração dos gráficos.

A amiga Mariana Torres pelas primeiras lições sobre OCT.

A Blenio pela cooperação no preparo das amostras.

Ao Professor Edir Carneiro Leão ex-coordenador do Programa de Pós-graduação.

Ao Professor Geraldo Bosco Lindoso, Coordenador do Programa de Pós-graduação.

Aos amigos do laboratório de Optoeletrônica e Fotônica da Universidade Federal de

Pernambuco: Cláudio, Cristiano, João Francisco, Márcia,e Stephan pela acolhida.

Aos colegas do Mestrado, em particular a Carine Markus, pela companhia e amizade durante

todo o curso.

Aos meus grandes amigos e professores: José Francisco Rodrigues, Jair Carneiro Leão,

Adolfo José Cabral, Kátia Marques, Silvana Orestes, Lenival Guedes da Silveira, Eduardo

Leite, Alfredo Gaspar.

Aos funcionários da Pós-graduação, especialmente a Oziclere.

A meus pais Ildimar e Jair.

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RESUMO

A integridade da interface dente/restauração é de fundamental importância para o sucesso do

tratamento restaurador. Na Odontologia, a avaliação desta região é realizado através de

inspeção visual e tátil, auxiliadas pelo exame radiográfico e, estes métodos podem não

fornecer todas as informações necessárias para um diagnóstico preciso. Por esta razão,

técnicas alternativas têm sido propostas como método auxiliar de diagnóstico para a avaliação

odontológica. Nesta dissertação, descreve-se o uso da técnica de Tomografia por Coerência

Óptica (OCT, sigla em inglês) para a avaliação odontológica da interface dente/restauração no

esmalte dental. Foram utilizados 5 molares humanos extraídos, dos quais um foi restaurado

normalmente, enquanto nos demais foi deixada, propositalmente, uma fenda de

aproximadamente 50 μm na interface dente-restauração. O sistema de OCT montado para a

pesquisa tem como base um Interferômetro de Michelson e uma fonte de radiação de banda

larga. A fonte de luz utilizada foi um laser de Titânio safira, operando num comprimento de

onda de 800 nm proporcionando uma resolução axial de 10 μm e lateral de 32 μm. Os

resultados foram obtidos na forma de imagens bi-dimensionais. Além de identificar a falha na

restauração e a sua localização, a técnica permitiu uma avaliação quantitativa da mesma, o

que não foi possível através dos métodos convencionais de diagnóstico. A pesquisa, através

de resultados bastante satisfatórios, comprovou que OCT é uma técnica de alta resolução e

indica seu potencial em futuras aplicações clínicas, tornado-se uma importante ferramenta de

diagnóstico para a Odontologia.

Unitermos: tomografia por coerência óptica; dentística restauradora; fendas

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ABSTRACT

The integrity of tooth/restoration interface is very important for the success of dentistry

treatment. The evaluation of this site can be done using visual and tactile inspection, which

can be helped by the use of radiographic exams. These diagnosis methods, however may not

show all the information needed for a final and sound diagnosis. For this reason, alternative

techniques have been proposed as auxiliar diagnosis methods in Odontology. This dissertation

describes the use of Optical Coherence Tomography (OCT) as an Odontology method to

evaluate the tooth/restoration interface at the dental enamel. Five extracted human molars

were used in the research. One of which was restored by the standard way, while in the other

samples a gap of ~ 50μm was purposely left at the tooth/restoration interface. The OCT

system built for this research was based on Michelson Interferometer and on a wideband light

source. A Titanium-sapphire laser was the light source that was employed operating at 800

nm, allowing 10 μm axial resolution and 32 μm lateral resolution. The results were captured

as bidimensional images. Bu using the OCT technique in the mentioned system, it was

possible to identify and place the exact location of the restoration failure in the tooth, also

making quantitative analysis possible, which were not achievable before, by using the

conventional methods alone. The research showed that OCT is a high-resolution technique

and can become an important diagnosis method for Odontology.

Key words: Optical Coherence Tomography; Operative Dentistry; fissures

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 Imagem tomográfica do olho humano, salientando suas estruturas anatômicas. (IZATT, et al. 1996). p.25.

FIGURA 2 Comparação da imagem obtida através da OCT (esquerda) a uma fotomicrografia da região correspondente (direita) de tecido dentário e periodonto de porco. Foi possível se detectar através da imagem tomográfica estruturas de grande relevância clínica: interface esmalte/dentina, interface dente/mucosa, junção esmalte/cemento e a mucosa oral (COLSTON et al., 1998). p.32.

FIGURA 3 Dentes após corte e restauração. p. 40.

FIGURA 4 Imagem radiográfica dos dentes restaurados com amálgama. Durante o processo restaurador foi deixada uma fenda entre a parede cavitária (em esmalte) e a restauração. A técnica não permitiu a visualização da falha cuja posição está indicada com as setas vermelhas. p.52.

FIGURA 5 Imagens readiográficas dos dentes restaurados com resina composta. Durante o procedimento restaurador foi deixada uma fenda entre a parede cavitária (em esmalte) e a restauração. A técnica permitiu a visualização total da falha no dente B e parcial no dente E. p.53.

FIGURA 6 Microscopia óptica do elemento A. Restaurado, sem fenda, em amálgama, mostrando a interface dente/restauração. p.54.

FIGURA 7 Imagens dos dentes B (esquerda) e E (direita) obtidas a partir da microscopia óptica, com uma lente de 5X de aumento. Mostra a estimativa da medida das fendas ao longo da interface dente/restauração. p.55.

FIGURA 8 Imagens dos dentes C (esquerda) e D (direita) obtidas a partir da microscopia óptica, com uma lente de 5X de aumento. Mostra a estimativa da medida das fendas ao longo da interface dente/restauração. p.56.

FIGURA 9 Comparação da imagem tomográfica com a microscópica do dente A. Permite a identificação da interface ar/esmalte (superfície externa do dente) e a localização exata da interface esmalte/restauração. p.58.

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FIGURA 10 Comparação das imagens tomográficas com as microscópicas dos dentes B, C, D e E. p. 59.

FIGURA 11 Imagem tomográfica do dente D. O gráfico do lado esquerdo mostra a varredura axial do esmalte restaurado com amálgama, mostrando a fenda. A figura (lado direito) mostra claramente a região do esmalte onde está localizada a fenda. No topo da figura observa-se um zoom da região que contém a fenda. p.63.

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LISTA DE ESQUEMA

ESQUEMA 1 Ilustração da indução da falha na interface dente/restauração, introduzindo-se uma fita de acetato durante o procedimento restaurador. p.41.

ESQUEMA 2 Esquema básico para a técnica de OCT. p.42.

ESQUEMA 3 a e b (a) Esquema do Interferômetro de Michelson montado em fibra óptica. (b) Sistema de OCT montado no laboratório de Optoeletrônica e Fotônica da Universidade Federal de Pernambuco, para a realização do experimento. p. 48.

ESQUEMA 4 Esquema de varredura das amostras. Permite a visualização da varredura axial (Δx) e lateral (Δz). p. 50.

ESQUEMA 5 Esquema demonstrativo da incidência do feixe do laser sobre a amostra, ilustrando o fenômeno de espalhamento da luz. p.57.

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LISTA DE GRÁFICOS

GRÁFICO 1 a, b e c. Espectro da fonte: (a) Antes do acoplamento aos 3m de fibra. (b) Após o acoplamento à fibra óptica, observando-se o alargamento do espectro. (c) Autocorrelação. p.49.

GRÁFICO 2 Sinal observado no osciloscópio, para um dente típico. p.58.

GRÁFICO 3 Dados da varredura axial e lateral, expostos em 2 dimensões, do dente A, restaurado com amálgama, sem fenda, em área restrita ao esmalte dentário. p. 60.

GRÁFICO 4 Dados da varredura axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente

B, restaurado com resina composta, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda. p. 61.

GRÁFICO 5 Dados da varredura axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente

C, restaurado com amálgama, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda. p. 61.

GRÁFICO 6 Dados da varredura axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente

D, restaurado com amálgama, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda. p. 62.

GRÁFICO 7 Dados da varredura axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente

E, restaurado com resina composta, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda. p. 62.

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LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ANSI – American National Standards Institute

OCT – Tomografia por coerência óptica (sigla em inglês)

PS-OCT – Tomografia por coerência óptica sensível à polarização (sigla em inglês)

SNR – relação sinal/ruído (sigla em inglês)

Ti:safira – Titânio safira

ua – unidades arbitrárias

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LISTA DE SÍMBOLOS

b - parâmetro confocal

d – diâmetro do feixe na lente

dB - decibéis

ƒ - comprimento focal

fs - fentosegundo

lc - comprimento de coerência da fonte

ln – logaritmo neperiano

λ - comprimento de onda

Δλ – largura de banda

mm – milímetro

nm – nanometro

mW – mili Watts

π – 3,14

μm – mícron

μW – micro Watts

Δx - resolução transversal (lateral)

Δz - resolução axial (longitudinal) do sistema

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 15

2 REVISÃO DA LITERATURA 17

2.1 RESTAURAÇÕES X FENDAS 17

2.1.1 Restaurações em Amálgama 17

2.1.2 Restaurações em Resina Composta 19

2.1.3 Métodos utilizados na Odontologia para diagnosticar falhas nas restaurações 21

2.2 TÉCNICA DE TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA 23

2.2.1 Aplicações da Tomografia por Coerência Óptica na Medicina 24

2.2.2 Aplicações da Tomografia por Coerência Óptica na Odontologia 31

2.2.3 Variações na Modalidade de Aquisição das Imagens 36

3 PROPOSIÇÃO 38

4 METODOLOGIA 39

4.1 MATERIAL 39

4.2 MÉTODO 40

4.2.1 Preparo e Divisão das Amostras 40

4.2.2 Análise pelo Método de Tomografia por Coerência Óptica 41

4.2.2.1 Fonte de luz 42

4.2.2.2 Interferômetro de Michelson 45

4.2.2.3 Descrição matemática da técnica de tomografia por coerência óptica 46

4.2.2.3.1 Resolução do sistema 46

4.2.2.4 Explicação do sistema empregado no experimento 47

4.2.3 Análise Radiográfica 51

4.2.4 Análise Microscópica 51

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5 RESULTADOS 52

5.1 Resultados obtidos através de Raios X 52

5.2 Resultados obtidos através da microscopia óptica 53

5.3 Resultados obtidos através da técnica de tomografia por coerência óptica 57

6 DISCUSSÃO 65

7 CONCLUSÕES 69

REFERÊNCIAS 70

ANEXO 74

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1 INTRODUÇÃO

A interface dente/restauração sempre foi alvo de muitas pesquisas e discussões na

Odontologia, pois o sucesso do tratamento restaurador depende da integridade desta região.

Há alguns anos, acreditava-se que as fendas formadas nesta área eram observadas nas

restaurações de amálgama, pois este material não se aderia quimicamente à estrutura dentária.

Porém, com o surgimento da Odontologia adesiva, observou-se que, apesar dos avanços

obtidos nessa área (condicionamento ácido e o uso dos adesivos de última geração) ainda se

observava fendas na interface dente/restauração. No caso dos materiais adesivos, que se

aderem quimicamente aos tecidos dentários, as fendas marginais são conseqüência do

emprego da técnica restauradora incorreta, das propriedades físicas do material e,

principalmente da contração gerada durante a polimerização do material.

Para detectar essas falhas existentes na interface dente/restauração e suas

conseqüências, como a cárie secundária, a Odontologia dispõe apenas dos seguintes métodos

de diagnóstico: a inspeção visual e a tátil, que podem ser auxiliada pelas radiografias. Porém

esses métodos de diagnósticos são subjetivos, levando o profissional, por muitas vezes, a

cometer erros (falsos positivos ou falsos negativos) no momento da escolha do tratamento.

Para auxiliar na avaliação dos tecidos da cavidade oral e a integridade dos

procedimentos restauradores, foi proposta a técnica de Tomografia por Coerência Óptica

(OCT, sigla em inglês). Esta técnica foi utilizada para estudar tecidos biológicos, pela

primeira vez, por HUANG, SWANSON, LIN et al. no ano de 1991. Inicialmente a OCT foi

empregada na Oftalmologia, porém foi aprimorada beneficiando também outras

especialidades médicas como a Cardiologia, a Ortopedia, a Dermatologia e também a

Odontologia. Por ser uma técnica não invasiva que proporciona imagens de alta resolução que

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podem ser obtidas em tempo real e sem causar qualquer tipo de dano ao paciente e à equipe

profissional, a OCT representa um importante avanço na área do diagnóstico.

Nesta dissertação fez-se uso da técnica de OCT para avaliar quantitativamente, in

vitro, fendas em restaurações de amálgama e resina composta e comparar os resultados com

imagens radiográficas e da microscopia óptica.

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2 REVISÃO DA LITERATURA

2.1 RESTAURAÇÕES X FENDAS

O tratamento indicado para os dentes acometidos pela cárie é a remoção do tecido

danificado e, posteriormente, a restauração, devolvendo a ele sua forma e função. Para esse

fim, podem ser utilizadas técnicas de restauração indiretas, que necessitam de uma fase

laboratorial, ou diretas, onde o procedimento é totalmente executado na própria cavidade oral.

Os cirurgiões dentistas se deparam com um grande problema representado pelas fendas

localizadas na interface dente/restauração e que são as grandes responsáveis pelo insucesso do

tratamento restaurador, seja qual for o material utilizado. Nesta dissertação, serão abordadas

as restaurações diretas confeccionadas em amálgama e resina composta.

2.1.1 Restaurações em Amálgama

Em seu trabalho publicado no ano de 1989, Ben-Amar citou os principais fatores que

contribuíam para a microinfiltração em restaurações de amálgama. Dentre outros, o autor

relacionou a falta de adesão do material restaurador às paredes dentárias, as diferenças entre

os coeficientes de expansão térmica do amálgama e dos tecidos dentários e as alterações

dimensionais ocorridas durante a presa do material. Ciente de que a microinfiltração poderia

ter como conseqüência irritação, inflamação e até a necrose pulpar, além das cáries

secundárias, o autor concluiu que a melhor maneira de minimizar o problema seria a

realização de preparos cavitários dentro dos padrões idealizados e execução da inserção e

brunimento adequados do material, também era importante empregar-se verniz convencional

ou adesivos dentinários nas paredes cavitárias antes da inserção do material.

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Acreditando que a brunidura do amálgama seria uma importante etapa na confecção da

restauração a ponto de contribuir positivamente para a sua integridade marginal, Guirado,

Consani e Ruhnke (1989) realizaram uma pesquisa. Neste estudo, foram feitas cavidades em

72 dentes humanos extraídos, que posteriormente foram restaurados com duas limalhas de

Prata diferentes. As amostras foram submetidas a diferentes técnicas de brunidura e períodos

de armazenagem. Por fim, a miro-infiltração foi observada através do uso de uma solução de

violeta genciana a 0,5%, numa lupa estereoscópica, num aumento de 1,25X. A análise dos

resultados obtidos apontou a brunidura de restaurações de amálgama como um fator

preponderante na redução da miro-infiltração marginal nas duas limalhas utilizadas.

Visando obter informações sobre o número de restaurações de amálgama substituídas

pelos clínicos e os motivos destas substituições, Villela et al. (1991) realizaram um estudo

clínico onde docentes com mais de oito anos de prática avaliaram 730 restaurações. Ao

concluírem os exames clínicos, os professores verificaram que mais da metade das

restaurações avaliadas eram de amálgama e que os motivos que envolviam cárie (primária ou

secundária) constituíam aproximadamente 61,1% dos motivos avaliados.

Araujo et al. (1992) observaram que em determinadas situações como, por exemplo,

em paredes cavitárias irregulares ou socavadas que iriam receber restaurações em amálgama,

ou em restaurações extensas que sofriam pequenas fraturas, eram freqüentes as associações

entre materiais restauradores. Por esta razão, eles resolveram avaliar a infiltração marginal na

interface dos seguintes materiais justapostos: amálgama-ionômero, amálgama-cermet, resina-

ionômero, resina foto-resina ativada quimicamente e resina- amálgama. Para isso, os corpos

de prova foram restaurados com as associações já citadas e submetidos à ciclagem térmica e,

por fim, à análise da infiltração marginal. Na última etapa, foi empregado como elemento

traçador a fluoresceína sódica a 2% (que se torna fluorescente à luz ultra-violeta) e os corpos

de prova foram então avaliados em um microscópio de epifluorescência de alta intensidade. O

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19

critério de avaliação consistiu em atribuir escores 0, 1 e 2, conforme os níveis de infiltração

marginal entre os materiais estudados. Concluiu-se então que: a associação do cimento de

ionômero de vidro com amálgama ou com resina composta apresentou um alto grau de

infiltração. As resinas compostas foto e quimicamente ativadas apresentaram grau médio de

infiltração e a associação de amálgama com resina composta, precedida de adesivo dentinário,

resultou em um baixo nível de infiltração marginal.

Tangsgoolwatana et al. (1997) avaliaram o grau de infiltração marginal em

restaurações de amálgama adesivo utilizando duas técnicas: uma com corantes fluorescentes

associados à microscopia confocal com varredura a laser e outra que se baseava no

radioisótopo Ca. Após a confecção dos preparos cavitários classe II e das restaurações com os

materiais a serem testados, os espécimes foram submetidos à ciclagem térmica e, finalmente

avaliados pelas duas técnicas citadas. Em ambas as técnicas, o grau de infiltração foi avaliado

tomando-se referência a distância de penetração do corante nas interfaces amálgama-adesivo e

adesivo-parede gengival, para isso foi estabelecido o seguinte critério: 1 – não havia

penetração do corante; 2 – o corante penetrou até metade da parede gengival; 3 – a penetração

excedeu a metade da parede gengival; 4 – quando o corante estava presente ao longo de toda a

parede gengival. Ao final do trabalho, os autores observaram que o emprego de substâncias

adesivas diminuiu a microinfiltração nas restaurações submetidas ao teste.

2.1.2 Restaurações em Resina Composta

Castro et al. (2002) relataram que, apesar das constantes melhorias referentes às

resinas compostas, a contração ocorrida durante o processo de polimerização poderia causar

ruptura na adesão do sistema restaurador, tendo como conseqüência a formação de fendas

entre o material restaurador e a parede da cavidade.

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Piva et al. (2002) definiram microinfiltração como o processo no qual ocorre a

passagem de bactérias, íons e substâncias químicas entre o dente e a restauração. Eles

enfatizaram ainda a microinfiltração como fator de grande importância e freqüentemente

associado a cáries secundárias, bem como a injúrias pulpares. Cientes do uso cada vez mais

difundido de corantes para a detecção da cárie, os pesquisadores realizaram um trabalho com

terceiros molares humanos para verificar se essas substâncias, assim como o eugenol, o

sangue e a saliva, interferiam aumentando a microinfiltração entre o dente e a restauração.

Através da avaliação da penetração do corante (azul de metileno) utilizado para testar a

microinfiltração, os autores não verificaram qualquer alteração nos materiais restauradores

empregados quando se utilizou evidenciadores de cárie.

Hayashi e Wilson (2003) através de uma revisão bibliográfica constataram que a causa

mais comum de falhas em restaurações de resinas compostas em dentes posteriores era as

cáries secundárias diagnosticadas clinicamente e que, esse problema uma vez diagnosticado

precocemente, preveniria a substituição das restaurações, limitando o tratamento a reparos

mais conservadores. Baseando-se nesses dados, eles realizaram um estudo longitudinal

acompanhando por 5 anos restaurações estéticas em dentes posteriores. O objetivo do trabalho

realizado foi verificar se a deterioração marginal e a descoloração cavo - superficial poderiam

ser indicadores de falhas em restaurações em resinas compostas. Ao finalizarem os trabalhos,

os autores puderam concluir que a deterioração e a descoloração marginais, de fato, eram

sinais importantes de falhas nas restaurações de dentes posteriores com resinas compostas,

principalmente nos casos onde as duas características foram observadas simultaneamente.

Idriss et al. (2003) admitiram que as resinas compostas estavam cada vez mais sendo

utilizadas para restaurar dentes posteriores. Além da estética, a preservação de estrutura

dentária sadia por causa da adesão entre o material restaurador e as paredes cavitárias e a

ausência de mercúrio em sua composição foram demonstradas como qualidades importantes

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na preferência das resinas como material restaurador. Porém, os autores citaram como

principal causa dos insucessos das restaurações estéticas a formação de fendas entre as

paredes cavitárias e a restauração, fato atribuído à contração de polimerização que traria como

conseqüências a microinfiltração, a descoloração marginal e as cáries secundárias.

Peutzfeldt e Asmussen (2004) observaram que as conseqüências clínicas do estresse

decorrente da contração de polimerização observada nas restaurações de resina composta

eram as principais razões para a substituição dessas restaurações. Por isso, eles realizaram um

estudo in vitro em 11 marcas de resinas compostas avaliando os fatores ligados ao estresse

gerado durante o processo de polimerização. Foram então avaliados a contração, a fluidez da

resina, seu módulo de elasticidade, a força de adesão mediata à dentina humana e a formação

de fendas na interface dente/restauração. Ao final da pesquisa, os autores observaram que a

contração de polimerização e a fluidez da resina foram determinantes na formação de fendas

das restaurações estudadas.

2.1.3 Métodos utilizados na Odontologia para diagnosticar falhas nas restaurações

Com o objetivo de avaliar a infiltração marginal e as dimensões das fendas em três

sistemas de adesivos dentinários, Rigsby et al. (1990) padronizaram preparos cavitários de

classe V nas raízes de 60 caninos superiores humanos extraídos. Os ápices das raízes foram

selados com amálgama e duas camadas de verniz foram aplicadas em toda a superfície do

dente, exceto em 1 mm ao redor das restaurações. Para a avaliação qualitativa da

microinfiltração os dentes foram submetidos à termociclagem e foi empregado como corante

a Fucsina básica a 0,5%. Para medir as dimensões das fendas marginais, foram feitas réplicas

das restaurações em resina epóxica das restaurações, cobertas com Ouro/Paládio e

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examinadas através da microscopia eletrônica de varredura. As dimensões máximas das

fendas marginais variaram de 2,9 μm a 16,4 μm.

Estudando a interface dente/restauração em amálgama, Ben-Amar; Cardash e Judes

(1995) observaram através da microscopia óptica que, como estas restaurações não se aderiam

quimicamente às paredes da cavidade, formavam-se fendas com aproximadamente 10 a

15μm. Estas fendas seriam uma porta de entrada para fluidos, toxinas, íons e bactérias

presentes na cavidade oral, comprometendo o sucesso do tratamento restaurador. Porém, de

acordo com os autores, as restaurações de amálgama quando expostas ao meio bucal sofriam

corrosão e os produtos dessa corrosão se depositavam na fenda, diminuindo a

microinfiltração. Verificou-se que a composição dos produtos oriundos da corrosão das

restaurações em amálgama dependia da liga metálica utilizada e também relacionada aos

hábitos alimentares do paciente. Na interface dente/restauração em amálgama foram

observados com freqüência Estanho, Fósforo, Enxofre e Cloro.

Opdam, Roeters e Verdonschot (1997) realizaram um estudo para comparar

microinfiltração, formação de fendas, espessura da camada de adesivo e imagem radiográfica

de quatro sistemas restauradores adesivos. Para isso foram feitos preparos cavitários de classe

I em terceiros molares humanos extraídos. Ao final do experimento, através da microscopia

eletrônica num aumento de 160X, os pesquisadores detectaram fendas na interface

dente/restauração variando de 0,29μm a 15,46μm e a espessura da camada de adesivo de

23μm a140μm. De acordo com os autores, também foi possível detectar a presença da fina

camada de adesivo nas tomadas radiográficas realizadas.

Versteeg, Sanderink e Van Der Stelt (1997) citaram as desvantagens das técnicas

radiográficas que se utilizavam de filmes radiográficos, dentre elas foram enumeradas o

tempo gasto no processo de revelação e fixação, interrompendo o tratamento, a variação na

qualidade da imagem, decorrente ao processo químico a qual é submetido o filme, a

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estocagem das radiografias que requer espaço, bem como a impossibilidade de melhorar a

qualidade da imagem após o processamento. Estas dificuldades fizeram com que os autores

realizassem uma comparação entre a técnica acima citada e a radiografia digital. Concluíram,

então, que a técnica digital proporcionou resultados melhores, já que permitia a manipulação e

conseqüentemente a melhora na qualidade das imagens, após o processamento, contribuindo

positivamente para o radiodiagnóstico.

Também estudando as técnicas radiográficas convencional e digital, Haak et al. (2002)

relataram que as lesões de cárie secundárias e as fendas marginais apareciam como áreas

radiolúcidas. Admitindo a importância do emprego de uma técnica auxiliar de diagnóstico

preciso, os autores realizaram um experimento onde dentes humanos extraídos foram

restaurados com resina composta nos quais foram deixadas fendas marginais entre as paredes

da cavidade e a restauração. Essas fendas tiveram locais e espessuras variadas (entre 0,1mm e

0,3mm). Por fim, as amostras foram submetidas a tomadas radiográficas pela técnica

convencional e pela digital. Ao final das análises das radiografias obtidas, os autores puderam

concluir que a diferença entre as duas técnicas radiográficas empregadas no experimento não

teve grande significância e que as radiografias quando empregadas como método auxiliar de

diagnóstico de fendas em restaurações na Odontologia resultavam em freqüentes falso-

positivos e falso-negativos.

2.2 TÉCNICA DE TOMOGRAFIA POR COERÊNCIA ÓPTICA

Para superar as dificuldades encontradas na Odontologia no momento do diagnóstico,

muitos estudos têm sido realizados. A partir daí, foi sugerida a técnica de OCT, inicialmente

utilizada na Oftalmologia, como método de caracterização e avaliação dos tecidos duros e

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moles da cavidade oral e também das restaurações, permitindo a realização de imagens em

tempo real, em 2 e 3 dimensões.

2.2.1 Aplicações da Tomografia por Coerência Óptica na Medicina

Em 1991 Huang et al. trouxeram uma importante contribuição para a Biomedicina

quando propuseram um novo método de diagnóstico: OCT, sigla em inglês para Tomografia

por Coerência Óptica. A técnica já era conhecida, porém até então era empregada na indústria

de telecomunicações para identificar e caracterizar reflexões nos componentes ópticos. O

sistema desenvolvido por Huang e seus colaboradores se baseava num interferômetro

proposto por Michelson no ano de 1881 e utilizava como fonte de luz um diodo

superluminescente de baixa coerência emitindo um comprimento de onda médio de 830 nm,

ou seja, próximo do infravermelho, que se propagava através de uma fibra óptica. O feixe de

luz, ao deixar a fonte, era dividido seguindo pelos dois braços do interferômetro: o de

referência e o da amostra, em seguida, as reflexões do espelho de referência e do tecido

avaliado eram recombinadas e, através da variação da posição do espelho de referência, a

amplitude e o atraso da reflexão da amostra eram detectados. Porém, só quando o percurso

óptico dos dois braços do interferômetro coincidia, é que se observava o sinal

interferométrico. O deslocamento do feixe nas duas direções perpendicularmente à face da

amostra, tornou possível a construção de imagens em duas dimensões dos tecidos biológicos,

sem que houvesse qualquer prejuízo aos mesmos e com uma resolução axial de 17 μm.

Porém observou-se que para que o deslocamento obtido permanecesse na escala correta, o

deslocamento óptico obtido deveria ser dividido pelo índice de refração do tecido biológico

examinado, pois a luz se deslocava no tecido com uma velocidade inferior à do ar. Tornou-se

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possível então visualizar, em um estudo in vitro, com maior riqueza de detalhes, a área

peripapilar da retina e a artéria coronária.

FIGURA 1 - Imagem tomográfica do olho humano, salientando suas estruturas anatômicas. (IZATT, et al. 1996).

Tearney e Bouma (2000) utilizando uma fonte com potência de 5 mW, comprimento

de onda de 1300nm e largura de banda de 72 nm, obtiveram imagens ex vivo em artérias

coronárias de cadáveres humanos e in vivo do trato gastrintestinal superior. Para a cardiologia

os resultados foram bastante promissores, pois as imagens geradas apresentaram resolução

superior às das técnicas disponíveis no mercado. As imagens do trato gastrintestinal superior

trouxeram também previsões otimistas para a Medicina, pois diferenciaram bem o epitélio

normal do epitélio neoplásico.

A maioria das doenças de pele é acompanhada por alterações estruturais e, até o

momento, a forma de diagnóstico que melhor diferencia essas modificações é biópsia

excisional. Porém, apesar de permitir o estudo do processo patológico, a biópsia é um método

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irreversível e invasivo. Aproveitando-se de uma janela terapêutica entre os comprimentos de

onda de 700 nm e 1300 nm onde a absorção é relativamente pequena e o espalhamento alto,

Gladkova et al. (2000) utilizaram, a técnica de OCT para detectar in vivo características

particulares da pele sadia ou portadora de patologias. Para obterem imagens da pele, foi

utilizado como fonte um diodo superluminescente operando num comprimento de onda de

1280nm, numa potência de 0,5 – 2 mW, resultando numa resolução axial de 20 μm e

resolução lateral variando entre 15 e 30 μm. As imagens tomográficas detectaram não só

reações patológicas gerais do corpo humano como a inflamação e a necrose, mas também

diagnosticaram processos específicos da pele, incluindo hiperqueratose, paraqueratose e

formação de cavidades intradérmicas.

Esenaliev, Larin e Larina (2001) propuseram o uso do OCT como método não

invasivo para a monitoração dos níveis de glicose. Para isso eles se basearam num fato já

conhecido de que o aumento na concentração de glicose diminuía o coeficiente de

espalhamento dos tecidos. Buscando determinar a sensibilidade da técnica de OCT às

mudanças na concentração de glicose, bem como estimar as mudanças nos sinais de OCT

como resultado nas variações dos níveis sanguíneos de glicose, os pesquisadores utilizaram

dois sistemas, um com o comprimento de onda de 830 nm e o outro de 1300 nm. Através da

obtenção de imagens por OCT da pele de coelhos e porcos, antes e depois da administração de

glicose, observou-se que, conforme o esperado, os sinais de OCT diminuíam

substancialmente e linearmente com o aumento da concentração de glicose no sangue,

possibilitando os autores sugerirem a técnica experimental empregada como método de

avaliação das oscilações dos níveis de glicose, auxiliando no controle e diagnóstico da

diabete.

Devido ao fenômeno de múltiplo espalhamento gerar uma componente perpendicular

ao feixe de luz do OCT comprometendo a resolução do sistema, Schenk e Brezinski (2002)

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propuseram a associação desta técnica com o ultra-som. As imagens foram feitas a partir de

três montagens distintas: sem ultra-som, com ultra-som pulsado, e funcionando no modo

contínuo. Como fonte do OCT utilizou-se um diodo com comprimento de onda e 1300 nm,

potência de 12 mW, resolução axial de 24 μm, resolução transversal de 30 μm e relação sinal

ruído de 101 dB. Ao final do experimento, constatou-se que houve melhoras na resolução das

imagens, principalmente no sistema onde se empregou o ultra-som contínuo. Porém como

essas modificações não foram tão expressivas, os autores relataram que após algumas

melhoras no sistema utilizado, a associação proposta poderia trazer contribuições

significativas para a obtenção de imagens.

A ruptura espontânea de placas arteroescleróticas seguida de trombose é a causa mais

freqüente de eventos coronários agudos e de morte súbta. Alguns estudos identificaram a

presença de características histológicas que tornavam determinadas placas mais susceptíveis a

estes eventos. Partindo deste princípio, Yabushita et al. (2002), através de um estudo in vitro

utilizaram a técnica de OCT para caracterizar estas placas arteroescleróticas. Para este fim, os

pesquisadores avaliaram artérias retiradas de cadáveres humanos através da Tomografia por

Coerência Óptica e, posteriormente, do exame histopatológico. Para a montagem do sistema

de OCT empregado na pesquisa, foi utilizada uma fonte de comprimento de onda central de

1310nm, largura de banda de 65 nm, resultando numa resolução axial de aproximadamente

10μm e transversal de 25 μm. Foram obtidas imagens de 4 quadros por segundo. Ao final da

pesquisa, foi possível observar que a técnica de OCT apresentou um alto grau de sensibilidade

e especificidade na distinção dos diversos tipos de placas arteroescleróticas, sugerindo um

novo método de diagnóstico na área da cardiologia.

Yelbuz et al. (2002) obtiveram imagens tomográficas em 3 dimensões e pequenos

vídeos registrando os vários estágios de desenvolvimento de embriões de frango. Após a

análise pela técnica de OCT, os embriões foram devidamente preparados e submetidos à

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avaliação microscópica da estrutura anatômica. Os resultados obtidos mostraram uma

correlação entre as imagens tomográficas e as histológicas da mesma área, permitindo a

identificação de diferenças morfológicas importantes entre as amostras normais e as que

apresentavam alguma patologia, além de diferenciar estruturalmente os diversos estágios de

desenvolvimento cardíaco. Desta forma, os autores indicaram a tomografia por coerência

óptica como uma ferramenta importante de diagnóstico, auxiliando na compreensão dos

mecanismos das malformações cardíacas congênitas, porém citaram como limitação o acesso

à estrutura cardíaca. Mesmo assim, afirmaram que a técnica já poderia ser empregada para

avaliações de histopatologias postmorten, já que permite resultados rápidos, em alta resolução

e não submeteria as amostras a alterações decorrentes do preparo histológico.

Tendões e ligamentos são estruturas com certa tendência a desenvolver patologias.

Essa vulnerabilidade é atribuída à vascularidade relativa, ao trauma mecânico e à degradação

do colágeno. Para a avaliação dessas estruturas geralmente são empregados: a ressonância

magnética, o ultra-som e a artroscopia. Admitindo que nenhuma dessas técnicas

proporcionava informações sobre as alterações patológicas e histológicas dos tecidos, Martin

et al. (2003) utilizaram a PSOCT (tomografia por coerência óptica sensível à polarização) por

se tratar de um método bastante eficiente na identificação de estruturas organizadas, como é o

caso do colágeno. Os pesquisadores estudaram in vitro tendões de Aquiles, do bíceps e

ligamentos cruzados anteriores que tiveram uma área delimitada e submetida à PSOCT. A

resolução axial nesse estudo foi de 16 μm, a lateral de 30 μm. As imagens foram obtidas a

partir de um comprimento de onda próximo ao infravermelho, de 1300 nm. A relação sinal-

ruído foi de 109 dB. Após a avaliação óptica, as áreas previamente delimitadas foram

devidamente preparadas (com os corantes específicos) para a análise histológica. O estudo

demonstrou a habilidade da PSOCT em definir a natureza extremamente organizada do

colágeno nos tendões e ligamentos, o que torna a técnica uma importante ferramenta de

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diagnóstico para a ortopedia, visto que a integridade do colágeno é um importante indicador

da estabilidade estrutural e do estado patológico.

A contribuição que o OCT trouxe para as diversas áreas da medicina ficou clara após a

revisão da literatura realizada por Fujimoto (2003). Inicialmente, o pesquisador citou três

categorias importantes de aplicações clínicas: I Na construção de imagens quando o processo

de biópsia excisional fosse difícil ou impossível; II Guiando procedimentos cirúrgicos ou

micro-cirurgias; III Como guia para as biópsias excisionais, evitando erros no momento de

obtenção das amostras.

Aliando as características positivas da OCT com as da microscopia confocal, Aguire et

al. (2003) demonstraram a OCM (optical coherence microscopy). A técnica combinava alta

sensibilidade, detecção coerente com seccionamento óptico confocal, tudo isso com o objetivo

minimizar os efeitos do espalhamento da luz após sua incidência no tecido biológico.

O câncer de mama é um dos tipos mais comuns de neoplasia maligna em todo o

mundo e, com relativa freqüência, é descoberto em estágios avançados, necessitando de

tratamentos mais radicais e mutiladores. Como as técnicas de diagnóstico até então utilizadas

(a mamografia por raios X e a tomografia óptica difusa) apresentavam resolução na escala de

mm, não permitindo a descoberta de tumores em estágio inicial, Boppart et al. (2004)

sugeriram, pela primeira vez, a tomografia por coerência óptica como um método de

diagnóstico precoce da doença e também como auxiliar durante a cirurgia, garantindo a

remoção total do tumor, porém sem prejuízo para os tecidos vizinhos sadios. Os

pesquisadores contaram com a excelente resolução da técnica sugerida que, no sistema

utilizado para o estudo, foi de 2 μm (axial) e de 10 μm a lateral. A fonte de baixa coerência

utilizada foi um laser Ti:safira com um comprimento de onda centrado em 800 nm, largura de

banda de 20 nm, potência de 500 mW, emitindo pulsos aproximadamente 80 fs. No braço de

referência, foi montado um galvanômetro que se deslocava 3 mm numa freqüência de 30 Hz.

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Os ratos submetidos ao experimento tiveram o tumor maligno induzido em vários estágios e,

em seguida, foram avaliados pelo OCT e histologicamente. Foram feitas imagens em duas e

três dimensões de tecidos mamários sadios e comprometidos pelo câncer. Os resultados

mostraram que a técnica sugerida representa uma grande contribuição não só para o

diagnóstico precoce da lesão, mas também gerando imagens que permitissem a remoção

precisa das margens do tumor durante o ato cirúrgico, identificando células tumorais.

Pierce et al. (2004) desenvolveram um sistema portátil baseado em OCT capaz de,

num intervalo de tempo de apenas 1 segundo, gerar simultaneamente imagens com alta

resolução das estruturas da pele, da birrefringência do colágeno e do fluxo sanguíneo. A

potência da fonte empregada foi de 20 mW e sua largura de banda de 70 nm. Visando uma

boa penetração na pele, empregou-se um comprimento de onda de 1310 nm. Numa tentativa

de aumentar a potência óptica no tecido, aumentando a sensibilidade e diminuir o ruído do

sistema, foi empregada uma razão de divisão entre os braços de referência e de amostra de

90:10, enquanto que nos sistemas convencionais era utilizada uma razão de 50:50.

Bechara et al. (2004) acreditaram que OCT poderia ser uma técnica promissora para

diagnóstico de tumores de pele. Em seus estudos investigaram pacientes com carcinoma baso-

celular e nevo melanocítico que antes de serem submetidos à biópsia tiveram uma área da

lesão delimitada e examinada através da tomografia por coerência óptica. Através da

construção de imagens tridimensionais, eles observaram algumas dificuldades atribuídas às

deformações decorrentes do processo de preparo histológico e aos diferentes níveis de secção

do tecido. Porém, mesmo com esses obstáculos, foi possível utilizar o OCT como um método

promissor de diagnóstico na Dermatologia.

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2.2.2 Aplicações da Tomografia por Coerência Óptica na Odontologia

Admitindo as dificuldades em se diagnosticar a doença periodontal no dia-dia da

clínica odontológica, Colston Jr. et al. (1998a) empregaram um sistema de OCT para estudar

in vitro o tecido gengival de porcos. Para a pesquisa foi escolhido como fonte de luz um diodo

superluminescente de comprimento de onda central de 1310 nm, largura de banda de 47 nm e

que gerava no braço da amostra uma potência de 70 μW. A resolução axial do experimento

foi de 17 μm e a transversal de 20 μm. Ao final dos experimentos, eles relataram que a

quantidade de luz retroespalhada coerentemente que vinha do tecido avaliado decaia

exponencialmente com a profundidade e que esse decaimento era maior na dentina do que no

esmalte, fato que foi atribuído à diferença entre o coeficiente de espalhamento dos dois

tecidos (maior na dentina do que no esmalte), diante de comprimentos de onda próximos ao

infra-vermelho. Porém, obtiveram dados bastante interessantes, como por exemplo, distinção

da junção esmalte/cemento que se trata de um importante ponto de referência para a

determinação do nível de aderência do tecido periodontal e a interface dente/gengiva,

permitindo a avaliação do sulco gengival ou bolsa periodontal, quando esta estiver presente.

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FIGURA 2 - Comparação da imagem obtida através da OCT (esquerda) a uma fotomicrografia da região correspondente (direita) de tecido dentário e periodonto de porco. Foi possível se detectar através da imagem tomográfica estruturas de grande relevância clínica: interface esmalte/dentina, interface dente/mucosa, junção esmalte/cemento e a mucosa oral (COLSTON et al., 1998).

Para a realização do primeiro estudo que possibilitou a aquisição de imagens dos

tecidos dentários humanos in vivo empregando-se a técnica de OCT, Colston Jr. et al. (1998b)

idealizaram uma peça de mão que se baseava no Interferômetro de Michelson. O instrumento

manual foi cuidadosamente projetado para oferecer conforto ao paciente durante o exame e

também possibilitar uma boa varredura da área selecionada para avaliação. Acoplado ao

interferômetro foi utilizada uma fonte de baixa coerência operando num comprimento de onda

central de 1310 nm, largura de banda de 15 μm e 15 mW de potência. Uma associação de

prismas e lentes foi montada no braço da amostra do interferômetro possibilitando a obtenção

de imagens de boa qualidade também nos dentes posteriores. O sistema montado na peça de

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mão apresentou uma resolução lateral de 50 μm limitada pelo tamanho do foco do feixe (20

μm) e determinada pela velocidade com a qual as propriedades ópticas do tecido presente no

braço da amostra são varridos. A resolução axial foi de 15 μm determinada pelo comprimento

de coerência da fonte e a relação sinal-ruído detectada foi de 110 dB. Com uma penetração de

1,5 mm nos tecidos moles de 3 mm nos tecidos duros da cavidade oral as imagens geradas

pelo estudo permitiram a visualização clara de importantes componentes estruturais da

gengiva: sulco gengival, epitélio e tecido conjuntivo, além de detectar, embora não tão

nitidamente, o osso alveolar esponjoso. Os tecidos duros que compõem o dente também foram

caracterizados e os autores também observaram que o poder de penetração no esmalte era

bem maior do que na dentina, provavelmente devido à diferença do coeficiente de

espalhamento entre os dois tecidos.

Feldchtein et al. (1998) compararam as imagens obtidas através da técnica de OCT

realizando estudos in vivo (para qual foi empregada uma sonda em forma de L) e in vitro.

Com o objetivo de melhorar a qualidade das imagens, utilizaram um sistema com duplo

comprimento de onda, ou seja, contendo dois diodos superluminescentes, um operando a

830nm (Δλ=25 nm) e o outro a 1280 nm (Δλ=50 nm), como fontes de luz de baixa coerência.

Estas fontes geravam uma potência de 1,5 mW e 0,5 mW respectivamente. A capacidade de

penetração no tecido foi detectada eletronicamente. A resolução do sistema foi de 13 μm (830

nm) e 17 μm (1280 nm), medida em função do espalhamento do interferômetro montado,

utilizando-se uma superfície de reflexão simples no braço da amostra. No sistema montado, o

escaneamento máximo foi de 3 mm. A resolução transversal obtida foi de 17 μm (830 nm) e

22 μm (1280). A operação de varredura foi totalmente controlada por um computador,

durando em torno de 2-5 segundos, podendo em situações nas quais se buscava uma melhor

relação sinal-ruído ser mais demorada (25 s). Os registros das duas fontes foram gravados

simultaneamente e marcados em cores diferentes garantindo a distinção. Ao analisarem os

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resultado, os pesquisadores constataram que nos tecidos moles, a presença da queratina

reduziu o contraste, dificultando a distinção entre a lâmina própria e a submucosa (quando

presente). Já na mucosa com epitélio não queratinizado, estas estruturas apresentaram-se

bastante distintas, permitindo ainda a observação de vasos sanguíneos e glândulas, já que suas

propriedades ópticas diferiam das do meio em que se encontravam. Em relação aos tecidos

duros do dente, relataram a possibilidade de diagnosticar precocemente as lesões por cárie,

inclusive na face proximal e nos sulcos oclusais, detectando uma falta de homogeneidade na

superfície da figura obtida. Relataram ainda, a possibilidade de se diferenciar lesões causadas

por cárie de lesões não cariosas, além de avaliar a qualidade das restaurações: fendas entre o

material restaurador e o dente, bolhas de ar incorporadas durante a inserção do material, entre

outros defeitos que determinassem sua substituição.

Observando que a tomografia por coerência óptica gerava imagens a partir da luz

retroespalhada em função da profundidade, sem levar em consideração os efeitos de

polarização da amostra e que isso impedia a revelação de aspectos importantes da estrutura

dos tecidos dentários, Wang et al. (1999) utilizaram a PS-OCT: tomografia por coerência

óptica sensível à polarização. Essa nova técnica se propunha a medir a intensidade das franjas

de interferência da luz retroespalhada em duas componentes ortogonais de polarização em

cada posição da amostra, podendo ser usada para determinar a magnitude da birrefringência

da amostra em função da profundidade. O sistema idealizado pelos autores utilizou como

fonte um diodo superluminescente, contínuo, de comprimento de onda próximo ao

infravermelho (λ0 = 856 nm e Δλ = 25 nm). A luz emitida pelo diodo, numa potência de 0.8

mW, passava por um polarizador, assumindo apenas o estado de polarização vertical (antes de

ser dividido formando os dois braços do interferômetro). No braço da amostra, a luz passava

pela placa de λ/4, induzindo uma polarização circular até o momento de incidir no tecido

dentário. As propriedades de espalhamento e birrefringência da amostra faziam com que a luz

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retroespalhada passasse novamente na placa de λ/4 num estado arbitrário de polarização

elíptica. No braço de referência, após a dupla passagem pela placa de λ/4 assumia uma

característica linearmente polarizada com amplitudes idênticas tanto no estado de polarização

vertical quanto no horizontal. A luz então era dividida em um feixe polarizado vertical e outro

horizontal, seguindo separadamente para os fotorreceptores específicos. Deste modo, Wang e

sua equipe mediram a birrefringência do esmalte e dentina, além de sugerir que os prismas do

esmalte agiam como guias de onda.

Otis et al. (2000) realizaram um estudo in vitro onde avaliaram a mandíbula de porcos

através das técnicas de OCT, radiografia e sondagem dos sulcos gengivais. Os autores

compararam as imagens tomográficas obtidas a partir de dois sistemas de OCT, ambos

utilizando como fonte de luz diodos superluminescentes. Porém em um dos sistemas, a

potência da fonte empregada foi de 850 nm, largura de banda espectral de 29 nm e potência

de 350 μW incidindo na amostra. No ouro sistema também montado para esse experimento o

comprimento de onda central da fonte era de 1300 nm, a potência incidente na amostra foi de

140 μW e a largura de banda espectral de 47 nm. Ao final do experimento, obteve-se no

primeiro sistema uma resolução axial de 12 μm, e de 17 μm no segundo. Porém, no sistema

que utilizou a fonte de 850 nm não foi possível visualizar a junção esmalte cemento através

do tecido gengival. Já no que empregou a fonte de 1300 nm, as imagens obtidas continham

mais informações, pois a penetração foi maior.

Boppart et al. (2002) utilizaram a técnica de OCT para investigar tanto in sito quanto

in vivo a leucoplasia oral, condição considerada pré-maligna. Os autores apontaram vantagens

das imagens obtidas através da tomografia por coerência óptica sobre a biópsia excisional. Ao

contrário da biópsia, a OCT permitiu uma avaliação quantitativa do espessamento epitelial e

da morfologia subepitelial, sem que fosse necessária a excisão do tecido a ser avaliado, além

de permitir também a realização de vários exames na mesma área, sem causar qualquer dano

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ao tecido. De acordo com os autores, a OCT também se mostrou um método eficaz no

acompanhamento da lesão durante o tratamento, sem causar grandes traumas ao paciente.

Com a introdução de métodos de prevenção à cárie dentária, as formas de diagnóstico

disponíveis na Odontologia tornaram-se ineficazes. Os métodos visuais e as radiografias

identificam cavidades extensas, mas não são suficientemente sensíveis para detectar

precocemente lesões onde não haja cavidade, cáries de raiz ou ainda cáries secundárias.

Partindo do princípio de que a desmineralização ocorrida durante o processo carioso alterava

as propriedades ópticas do esmalte e da dentina, Fried et al. (2002) realizaram um estudo para

demonstrar que a PS-OCT podia ser utilizada para fazer imagens de lesões de cárie em estágio

inicial e também para monitorar seu progresso. Concluíram então que a técnica foi bem

sucedida ao gerar imagens de cáries oclusais, interproximais, de raiz e associadas a

restaurações.

2.2.3 Variações nas modalidades de aquisição das imagens

Nejadmalayeri (2001) citou 4 variações da técnica de OCT tradicional para a aquisição

de imagens: polarização, doppler, absorção e elasticidade.

Polarização: de acordo com o autor, a polarização seria uma técnica interessante para ser

aplicada a tecidos biológicos compostos por fibras e que devido à organização dessas fibras

apresentam birrefringência. Então se sugere que a interferência do feixe refletido com o que

vem da amostra contem informações sobre a polarização que sugere a birrefringência do

tecido estudado.

Doppler: apesar do laser com Doppler está sendo usado há tempo, o uso de fontes de

comprimento de coerência longo tinha como conseqüência imagens de pouca precisão. Porém

os conhecimentos de coerência empregados na técnica de OCT permitiram a execução de

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37

imagens de alta exatidão de estruturas em movimento, por isso tem sido empregada para a

análise do fluxo e de vasos sanguíneos.

Absorção: a técnica empregada permite que sejam feitas medidas em duas profundidades

diferentes do meio avaliado.

Elasticidade: a elastografia por OCT é uma técnica não invasiva utilizada para medir as

variações de rigidez no interior dos tecidos. Pode ser feito baseando-se na sensibilidade da

tomografia por coerência óptica ao deslocamento da amostra durante a obtenção da imagem.

Dessa maneira, tornou-se possível a obtenção de informações a respeito da deformação, em

micro-escala, da amostra durante a aplicação de um estresse externo. Essa variação da OCT

pode trazer uma rica contribuição para os estudos de cicatrização.

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38

3 PROPOSIÇÃO

Na Odontologia, os métodos de diagnóstico disponíveis se baseiam na inspeção tátil e

visual que são auxiliados pelos exames radiográficos, o que pode não garantir ao profissional

a precisão necessária para esta etapa do tratamento. Os erros e as informações que não são

detectados durante o diagnóstico podem levar a tratamentos equivocados, comprometendo a

saúde bucal dos pacientes. Por esta razão, este trabalho tem a proposta de:

a) Comprovar que a técnica de OCT pode se tornar um método de diagnóstico bastante

eficaz para a Odontologia, permitindo a obtenção de imagens bidimensionais, com alta

resolução.

b) Testar a técnica de OCT como método de avaliação da interface dente/restauração em

dentes restaurados com resina composta e amálgama de prata, em procedimentos

restauradores que envolvam só esmalte, imediatamente após a confecção das

restaurações.

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39

4 METODOLOGIA

4.1 MATERIAL

Foram utilizados nessa pesquisa:

Solução fisiológica de Cloreto de sódio 0,9%, marca Gasper Viana S.A.

Hipoclorito de sódio da marca Biodinâmica

Broca diamantada cilíndrica

Máquina de corte a disco diamantado da marca Logitech modelo 15

1 Turbina de alta rotação da marca KaVo

1 Kit de resina composta P60 da marca 3 M

Amálgama de Prata em cápsulas de uma porção da marca SDI

Aparelho de Raios X modelo Spectro X0X da marca Dabi Atlante

Películas para radiografia periapical da marca Kodak modelo Insight

Revelador da marca Kodak

Fixador da marca Kodak

Câmara escura

Microscópio óptico- Optiphot-100 da marca NIKON

Câmara digital- Pro-Series 128 Capiture Kit da marca Media Cybernetcs

Scanner modelo scanner d-cópia150 da marca Olivetti

OCT (montagem experimental usando laser de fentosegundo, espelhos, fibra óptica,

osciloscópio, detector e microcomputador)

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40

4.2 MÉTODO

4.2.1 Preparo e divisão das amostras

Após o parecer favorável do Comitê de Ética em Pesquisa envolvendo seres humanos

do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal de Pernambuco, a pesquisa foi

realizada utilizando 5 molares humanos obtidos no Banco de Dentes da Pós-Graduação do

curso de Odontologia do Departamento de Prótese e Cirurgia Bucofacial da mesma

Universidade. Os elementos passaram por um processo de desinfecção com Hipoclorito de

sódio sendo depois armazenados em uma solução fisiológica de Cloreto de sódio. Após a

remoção dos restos orgânicos, eles foram lavados com detergente e água deionizada.

Em seguida, através da máquina de corte a disco diamantado os dentes foram

seccionados em seu longo eixo, para que no momento do preparo cavitário, o pesquisador

pudesse avaliar a espessura aproximada e a constituição da parede vestibular da cavidade.

Os dentes então foram denominados de dente A, dente B, dente C, dente D e dente E.

FIGURA 3 - Dentes após corte e restauração.

Com uma broca cilíndrica em uma turbina de alta rotação refrigerada, foram feitos os

preparos cavitários de forma que a parede da cavidade não apresentasse mais de 3mm e que,

no segmento mais apical, a mesma estivesse constituída de esmalte e dentina. Em seguida, os

B C D E A

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dentes foram restaurados. O dente A foi normalmente restaurado com amálgama de prata. Os

dentes C e D também foram restaurados com amálgama, porém para simular uma fenda, uma

fita de acetato com uma espessura de 50 μm foi colocada entre a parede vestibular do preparo

cavitário e a restauração, como pode-se visualizar a partir do esquema 1. Ao final do

procedimento restaurador, a fita foi removida deixando a fenda conforme o desejado. Os

dentes B e E também foram restaurados, porém com resina composta, através da técnica

incremental, utilizando-se o sistema adesivo pertencente ao mesmo fabricante e, do modo

anteriormente citado, também foi deixada propositalmente uma fenda entre a parede

vestibular da cavidade e a restauração.

ESQUEMA 1 – Ilustração da indução da falha na interface dente/restauração, introduzindo-se uma fita de acetato durante o procedimento restaurador.

4.2.2 Análise pelo Método de Tomografia por Coerência Óptica

FITA DE ACETATO

RESTAURAÇÃO

REMOÇÃO DA FITA

FENDA

RESTAURAÇÃO

FITA DE ACETATO

RESTAURAÇÃO

REMOÇÃO DA FITA

FENDA

RESTAURAÇÃO

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42

No sistema de Tomografia por Coerência Óptica, os princípios da interferometria são

combinados com uma fonte de luz de baixa coerência temporal. Esse conjunto tem como

objetivo a obtenção de uma excelente resolução axial, bem como uma alta sensibilidade à luz

que é retro espalhada pela amostra e irá se transformar em imagem. O esquema 1 mostra um

diagrama esquemático do sistema de OCT, apresentando a fonte de luz, o interferômetro (o

espelho, o divisor do feixe e o fotodetector) e a amostra a ser estudada.

ESQUEMA 2 - Esquema básico pra a técnica de OCT

4.2.2.1 Fonte de luz

A resolução das imagens obtidas a partir da técnica de OCT está relacionada à fonte de

luz empregada no sistema. O comprimento de coerência, por exemplo, delimita a resolução

axial do sistema, que, por sua vez é inversamente proporcional à largura de banda da fonte.

Outro aspecto importante relacionado à fonte empregada é o comprimento de onda, pois dele

depende a capacidade de penetração do feixe na amostra estudada.

Gladkova et al. (2000) relataram que fontes de luz de baixa intensidade no

comprimento de onda visível ou próximo do infravermelho eram bastante interessantes para

Espelho móvel

Fotodetector

Divisor de feixeL1

L2

Espe

lho

fixoFonte de

Banda Larga

Espelho móvel

Fotodetector

Divisor de feixeL1

L2

Espe

lho

fixoFonte de

Banda Larga

Amostra

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43

as técnicas ópticas de obtenção de imagens em tecidos biológicos. Esse fato foi atribuído à

“janela terapêutica” observada entre os comprimentos de onda de 700 nm e 1300 nm onde

para importantes constituintes teciduais, como a água e o sangue, a absorção é baixa e o

espalhamento da luz relativamente elevado.

Em seus estudos, Otis et al. (2000) fizeram uma importante observação ao citar que a

ANSI (American National Standards Instituite) padronizou a relação potência/dano. De

acordo com a ANSI, para que houvesse dano à pele humana, seria necessária a exposição da

mesma a uma fonte com comprimento de onda de 1,3 μm a uma potência de 96m W,

considerando aplicações por 8 horas seguidas. Desta forma, o autor pôde verificar que os

experimentos que utilizavam a técnica de OCT estavam dentro das normas de segurança da

ANSI, oferecendo total segurança tanto ao paciente quanto à equipe de profissionais que

trabalha com o laser.

Em seus estudos, Thrane et al. (2001) citaram que os diodos superluminescentes

utilizados inicialmente como fonte dos sistemas de OCT, apesar do custo relativamente baixo,

atingiam uma resolução de 10-20 μm, conseqüência do comprimento de coerência da fonte.

Essa resolução mostrou-se insuficiente na caracterização de células e de estruturas

subcelulares, como por exemplo os núcleos. Os autores observaram ainda que as melhores

resoluções longitudinais foram detectadas em sistemas que utilizavam como fonte laser de

femtonsegundo de Ti:safira, chegando a ~1 μm em estudos in vivo. Porém lembraram que os

lasers de femtonsegundo também apresentavam algumas limitações, dentre as quais foram

citados o custo e a complexidade desses lasers, dificultando a aplicação clínica.

Zhao et al. (2001) também relataram que embora os diodos superluminescentes com

comprimento de onda centrado entre 850 nm e 1300 nm e a potência média entre 1 e 10 mW

fossem geralmente empregados nos sistemas de OCT, a resolução axial obtida era limitada

entre 10 e 20 μm. Como alternativa pra a obtenção de uma excelente resolução, próxima de

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1μm, foi sugerido um laser pulsado de Ti:safira. Operando a 850 nm, essa fonte gerou um

espectro de banda ultra larga (350 nm) e alta potência, podendo chegar a mais de 100 mW.

Porém algumas dificuldades atribuídas à técnica e ao custo elevado desses lasers limitam a

aplicação clínica.

Bouma e Tearney (2002) em sua revisão de literatura enumeraram quatro

considerações importantes para se avaliar uma fonte para um sistema de OCT: o comprimento

de onda, a largura de banda, a potência e a estabilidade. Partindo do princípio de que uma boa

profundidade de penetração era fundamental para o sistema de OCT, os trabalhos realizados

utilizaram-se da janela terapêutica ou de diagnóstico, intervalo no comprimento de onda cuja

absorção por componentes típicos dos tecidos biológicos (água e sangue) era mínima. Além

disso, observou-se também que neste intervalo o aumento do comprimento de onda tinha

como conseqüência a diminuição do espalhamento, por isso, os autores sugeriram que os

melhores resultados seriam obtidos entre 1,3 e 1,6 μm. Também indicaram que a relação

sinal/ruído (SNR, sigla em inglês), que determina a sensibilidade do sistema, é proporcional à

potência espalhada pela amostra. Os autores concluíram que era necessário aumentar a

potência da fonte, sem ultrapassar o limite de dano. Para melhorar a relação sinal/ruído, eles

analisaram também como aspectos ligados à fonte como a forma espectral e a modulação da

amplitude. Avaliando esses requisitos, Bouma e Tearney concluíram que as melhores fontes,

em termos de resolução, para serem empregadas na Tomografia por Coerência Óptica eram os

lasers de estado sólido de femtosegundo.

Kowalevicz et al. (2002) admitiram que os experimentos que utilizavam lasers de

femtosegundo em estado sólido, como por exemplo o Ti:safira, obtinham melhor resolução

(~1 μm) do que os empregavam diodos superluminescentes (~10 μm), fato atribuído à largura

de banda que era bem menor nos diodos. Porém, visando minimizar os custos dos sistemas de

OCT sem prejudicar sua resolução, os autores empregaram um diodo com potência de 40,3

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μW, largura de banda de 138 nm, bombeando um fino cristal de Ti:Al2O3. Desta forma,

obtiveram um sistema com imagens de resolução axial de 2,2 μm no ar e 1,7 μm na amostra.

Sugeriram ainda a melhoria dos resultados através do aumento da fluorescência da fonte,

reduzindo a temperatura e aumentando a densidade do cristal de Ti:Al2O3. Concluíram então

que as fontes de luz fluorescentes podem se tornar uma alternativa viável e de menor custo

para sistemas de OCT, permitindo a obtenção de imagens de alta resolução, semelhantes às

relacionadas aos lasers de femtosegundo.

4.2.2.2 Interferômetro de Michelson

No OCT é utilizado um interferômetro que foi proposto por Michelson. O

interferômetro consiste em um sistema óptico capaz de produzir interação entre dois feixes

originários da mesma fonte. O esquema 1 é uma diagramação básica de um interferômetro de

Michelson. A luz gerada por uma fonte de baixa coerência é dividida em duas partes que

seguem caminhos distintos, mas de mesma extensão. Na extremidade de cada percurso, a luz

é refletida ou espalhada retroativamente. Dessa forma, os feixes são novamente recombinados

e interferência entre eles é observada na extremidade do “braço” de saída do interferômetro. A

alteração do comprimento de um dos “braços” do interferômetro leva à mudança, ou à

completa destruição, do sinal de interferência. Na análise de tecidos biológicos, alterações na

extensão do “braço” de referência do interferômetro permitem a interferência seletiva do feixe

de referência com a luz espalhada por diferentes camadas da amostra estudada (HECHT e

ZAJAC, 1979).

No ano de 1991, Huang et al. utilizaram pela primeira vez o interferômetro de

Michelson em um sistema de OCT para estudar tecidos biológicos.

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46

4.2.2.3 Descrição matemática da técnica de Tomografia por Coerência Óptica

4.2.2.3.1 Resolução do sistema

Luz é uma onda eletromagnética cujo comprimento de onda, λ, varia de

aproximadamente de 250 nm (ultravioleta) à alguns micrometros (infravermelho), incluindo a

região visível do espectro (400-700 nm). Uma das propriedades que caracteriza ondas é a

coerência, determinada pela sua fonte geradora. A coerência espacial é medida pelo

comprimento de coerência, lc que é dado por:

λλ

π Δ=

202ln2

cl

Sendo Δλ a largura de banda da fonte de luz, e λ0 o comprimento de onda central da fonte.

Na formação de imagens por OCT, o comprimento de coerência da fonte determina a

capacidade do sistema de distinguir axialmente a presença de dois pontos de próximos. Ou

seja, a resolução axial (longitudinal) do sistema é determinada pelo comprimento de coerência

da fonte, Δz = lc.

Colston Jr. et al. (1998b) chamaram a atenção de que, nos tecidos biológicos, para se

obter as dimensões físicas reais, as medidas da imagem gerada deveriam ser divididas pelo

seu índice de refração. Isto porque a luz se propaga com velocidade diferente no ar e nos

tecidos biológicos. No caso dos tecidos da cavidade oral, os autores relataram que o índice de

refração da mucosa oral era ~1,3, do esmalte ~1,6 e da dentina ~1,5.

De forma semelhante à observada na microscopia convencional, a resolução

transversal (lateral), Δx, no OCT depende do tamanho do foco do feixe, da seguinte forma:

(1)

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47

dfx

πλ4

Com ƒ sendo o comprimento focal e d o diâmetro do feixe na lente. Como pode ser

observado, para se obter uma boa resolução axial, é necessário que se tenha uma ampla

abertura numérica (razão ƒ/d ).

(HARTL, LI, CHUDOBA, et al. 2000).

4.2.2.4 Explicação do sistema empregado no experimento

Para se obter as imagens através da técnica de Tomografia por Coerência Óptica, foi

construído um interferômetro de Michelson, à base de fibra óptica, acoplado a uma fonte de

luz de baixa coerência (Esquema. 2).

A fonte de luz escolhida para ser utilizada nesse experimento foi um laser de Ti:safira

da marca Coherent que emite pulsos curtos, da ordem de 150 fs e com comprimento de onda

de 800nm. A potência média da fonte empregada na entrada do sistema foi de 500 mW. Na

amostra, a potência de luz utilizada foi de 50mW, abaixo do limiar de dano para este

comprimento de onda. A coerência da fonte foi reduzida fazendo-se o feixe laser percorrer 3

m de fibra óptica (monomodo), o que alargou o espectro. O largo espectro, de ~ 63 nm, obtido

com 3 m de fibra monomodo e o gráfico de auto-correlação também são mostrados no gráfico

1, pelo qual se verifica que a resolução axial do sistema foi de ~ 10 µm.

(2)

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48

ESQUEMA 3 - (a) Esquema do Interferômetro de Michelson montado em fibra óptica. (b) Sistema de OCT montado no laboratório de Optoeletrônica e Fotônica da Universidade Federal de Pernambuco, para a realização do experimento.

A resolução axial esperada, calculada através da equação (1), para o sistema com

comprimento de onda (λ) de 800 nm e largura de banda (Δλ) de ~ 40 nm foi de 7 μm, valor

menor do que o obtido experimentalmente. As bandas laterais na figura de autocorrelação

obtida com o interferômetro a base de fibras levam a uma degradação na resolução axial do

OCT e foram identificadas como um efeito de polarização nos braços do acoplador 2x2.

Fonte

Detector

Referência

Amostra

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49

( ) mz μπ

71040108002ln2

9

29

=××

=Δ −

A resolução lateral (Δx) que depende do comprimento focal da lente, foi de aproximadamente

35 μm, resultado obtido a partir da equação (2). Para o comprimento focal (ƒ) de 10 cm e o

diâmetro do feixe na lente (d) aproximadamente 3 mm, tem-se:

mx μπ

353

)10800(4 9

=Δ−

GRÁFICO 1 - Espectro da fonte: (a) Antes do acoplamento aos 3m de fibra. (b) Após o acoplamento à fibra óptica, observando-se o alargamento do espectro. (c) Autocorrelação.

(3)

(4)

700 750 800 850 900

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Δλ ~ 63 nm

Inte

nsid

ade

(u.a

.)

Comprimento de onda (nm)

? λ ~ 63nm

Comprimento de onda (nm) Comprimento de onda (nm)

(a) (b) (b)

(c)

Δλ = 40 nm

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50

A varredura axial (Δx) das amostras foi obtida movendo-se o espelho localizado no braço

de referência do interferômetro. Assim o feixe do laser penetrava na amostra, e a luz

retroespalhada fornecia informações sobre as estruturas aí situadas. Porém, para se formar

imagens bi-dimensionais, as amostras foram deslocadas em seu longo eixo (deslocamento

lateral ou Δz) e, em cada ponto foi feita uma varredura axial conforme já foi explicado. O

sistema de varredura está explicado no esquema 3. As terminações de saída de ambos os

braços (de referencia e da amostra) do interferômetro foram fixados em um transladador

(ThorLabs) controlado por computador. O sinal de interferência gerado foi captado através de

um fotodetector de alta eficiência (RS do Brasil, 194-290) e o sinal gerado pelo sistema de

detecção foi eletronicamente filtrado, de acordo com a velocidade do transladador, e

amplificado 100x. O sinal amplificado e filtrado era enviado a um osciloscópio digital de

300MHz (TDS3032B da Tektronix) conectado a um computador.

ESQUEMA 4 - Esquema de varredura das amostras. Permite a visualização da varredura axial (Δx) e lateral (Δz).

Todo este sistema foi controlado por um programa desenvolvido baseado na

ferramenta computacional Labview da National Instruments (Austin, TX). Após a tomada dos

dados, os resultados foram analisados e os gráficos elaborados com o software Origin 6.

Feixe do laserΔx

ΔzFeixe do laserΔx

Δz B

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51

4.2.3 Análise radiográfica

As radiografias periapicais foram obtidas através de tomadas radiográficas com o

aparelho de raios X do modelo Spectro X0X, da marca Dabi Atlante. Para isso, no instante da

tomada, as amostras foram fixadas aos filmes periapicais da marca Kodak através de cera de

utilidade. Em seguida, as películas foram reveladas e fixadas. Foram seguidas as instruções do

fabricante das películas utilizadas (Kodak) no que dizia respeito ao tempo de exposição à

radiação, de revelação e fixação.

Após o processamento das películas, as imagens radiográficas foram digitalizadas e

para isso foi empregado um scanner d-cópia150 (Olivetti).

4.2.4 Análise microscópica

Depois de submetidas às análises acima citadas, as amostras foram avaliadas através

da microscopia óptica. Para esta avaliação foi utilizado um Microscópio óptico Optiphot-100

da marca NIKON com uma lente de 5X de aumento.

A calibração do sistema de microscopia foi obtida fazendo-se uma imagem de 2

orifícios, um de 10 μm e o outro de 20 μm.

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5 RESULTADOS

Para avaliar as restaurações em resina composta e amálgama de prata confeccionadas

para essa pesquisa, foram utilizadas três técnicas: a radiografia periapical e a microscopia

óptica, e a técnica de tomografia por coerência óptica. Das técnicas selecionadas, apenas a

radiografia periapical e a de OCT podem ser utilizadas in vivo, pois a microscopia óptica

requer que os espécimes sejam previamente preparados.

5.1 Resultados obtidos através de Raios X

As imagens radiográficas obtidas nem sempre permitiram a visualização da falha

deixada propositalmente entre a parede da cavidade e a restauração. Este fato ficou bem

evidente nos dentes restaurados com amálgama pois, em nenhuma das amostras utilizadas

neste experimento a fenda pôde ser identificada (Fig.4).

FIGURA 4 - Imagem radiográfica dos dentes restaurados com amálgama. Durante o processo restaurador foi deixada uma fenda entre a parede cavitária (em esmalte) e a restauração. A técnica não permitiu a visualização da falha, cuja posição está indicada com as setas vermelhas.

Dente C DenteDente D

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As radiografias obtidas a partir das duas amostras restauradas em resina composta,

conforme pode ser visto na figura 5, identificaram a falha, porém na radiografia do dente E, a

fenda não foi visualizada em toda a extensão da interface dente/restauração, ou seja, a técnica

não permitiu uma avaliação precisa da localização e das dimensões da fenda.

FIGURA 5 - Imagens readiográficas dos dentes restaurados com resina

composta. Durante o procedimento restaurador foi deixada uma fenda

entre a parede cavitária (em esmalte) e a restauração. A técnica permitiu a

visualização total da falha no dente B e parcial no dente E.

5.2 Resultados obtidos através da microscopia óptica

Com as amostras devidamente seccionadas, através da microscopia óptica tornou-se

possível diferenciar o dente restaurado que não apresentava a fenda na interface

dente/restauração (Fig. 6) daqueles onde, propositalmente, foi simulada uma falha nesta área.

As imagens microscópicas também possibilitaram que se realizasse uma estimativa da

espessura da fenda induzida durante o preparo das restaurações em todas as amostras onde

utilizadas neste experimento elas eram encontradas (Fig.7 e 8).

Dente B Dente EFenda Fenda

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As medidas realizadas com o microscópio eletrônico foram feitas por partes e, para

ilustrar melhor as amostras, suas restaurações e fendas, quando existentes, no momento da

apresentação dos resultados essas partes foram unidas.

FIGURA 6 - Microscopia óptica do elemento A. Restaurado, sem fenda, em amálgama, mostrando a interface dente/restauração.

Interface dente/restauração

Interface ar/esmalte

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55

FIGURA 7 - Imagens dos dentes B (esquerda) e E (direita), restaurados com resina composta, obtidas a partir da microscopia óptica, com uma lente de 5X de aumento. Mostra a estimativa da medida das fendas ao longo da interface dente/restauração.

100μm

100μm

200μm

150μm

150μm

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FIGURA 8 - Imagens dos dentes C (esquerda) e D (direita), restaurados com amálgama, obtidas a partir da microscopia óptica, com uma lente de 5X de aumento. Mostra a estimativa da medida das fendas ao longo da interface dente/restauração.

100μm 100μm

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57

5.3 Resultados obtidos através da técnica de tomografia por coerência óptica

Os resultados obtidos mostram que o sistema de OCT montado para esta pesquisa foi

eficiente quando a parede cavitária que recebia o feixe de luz era constituída exclusivamente

de esmalte dentário (Esquema 4).

ESQUEMA 5 - Esquema demonstrativo da incidência do feixe do laser sobre a amostra, ilustrando o fenômeno de espalhamento da luz.

O gráfico 2 ilustra o resultado observado no Osciloscópio, mostrando que cada

superfície corresponde a um pico no sinal obtido. O primeiro representa a superfície externa

do dente (interface ar/esmalte), o segundo a interface parede cavitária/ar e o último

fenda/material restaurador.

Feixe do laser

Espalhamento daluz

RestauraçãoFenda

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58

GRÁFICO 2 - Sinal observado no osciloscópio, para um dente típico.

No dente normalmente restaurado (sem fenda), observou-se nitidamente a interface

ar/esmalte e dente/restauração (Fig 9), podendo-se avaliar a diferença entre os gráficos do

dente que não possui fenda e os que foram feitos a partir dos dentes onde foi deixada a fenda.

FIGURA 9 - Comparação da imagem tomográfica com a microscópica do dente A. Permite a identificação da interface ar/esmalte (superfície externa do dente) e a localização exata da interface esmalte/restauração.

Parede cavitária/ar

Ar/restauração

Superfície ar/esmalte

Interface dente/restauração

Superfície ar/esmalte

0 ,0 0 ,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,0 1 ,2 1 ,4 1 ,6 1 ,8 2 ,0

0 ,000 5

0 ,001 0

0 ,001 5

0 ,002 0

0 ,002 5

120umF en d a

S u pe rfíc iea r / e sm a lte

Inte

nsid

ade

(ua)

P ro fund idade (m m )Varredura axial (mm)

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59

No último grupo de dentes, após o primeiro pico de interferência referente à interface

ar/esmalte, observou-se mais dois picos (esmalte/ar e ar/restauração) que delimitam a

espessura da fenda deixada.

FIGURA 10 - Comparação das imagens tomográficas com as microscópicas dos dentes B, C, D e E.

Superfície ar/esmalte

0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,0 1 ,2 1 ,4

7 6 u m

F e n d af íc iem a lte

P ro fu n d id a d e ( m m )

Fenda 76μm

100μm

120umFenda

Superfíciear / esm alte Fenda

120μm

Superfície Ar/esmalte

100μm

0 0 ,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,0 1 ,2 1 ,4 1 ,6 1

1 2 0 u mF e n d a

S u p e rf íc iea r / e s m a lte

P ro fu n d id a d e (m m )

150μm

Fenda 120μm

Superfície ar/esmalte

0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2

1 1 0 u mF e n d a

S u p e r f í c i er / e s m a l t e

P r o f u n d i d a d e ( m m )

Fenda 110μm

Superfície ar/esmalte

150μm

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60

Em alguns casos, a espessura da fenda excedeu a da fita empregada em sua confecção,

este fato foi atribuído à dificuldade de adaptação da mesma durante o ato operatório.

As medidas realizadas através da técnica de OCT identificaram falhas nas restaurações

que variavam entre 51μm e 146μm e foram comparadas com as imagens microscópicas feitas

nas mesmas regiões que diagnosticou fendas cujas espessuras estavam entre 50μm e 150μm ,

observando-se coerência entre as duas técnicas empregadas.

Fazendo-se medidas em pontos diferentes da amostra, obteve-se gráficos em duas

dimensões (Gráficos de 3 a7).

GRÁFICO 3 - Dados das varreduras axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente A, restaurado com amálgama, sem fenda, em área restrita ao esmalte dentário.

Varredura axial (mm) Varredura axial

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61

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

76.0μm

76.2μm

79.3μm

72.7μm

2.177

1.209

0.580

0.531

Superfíciear / esmalte

Fenda

Varred

ura la

teral

(mm)

Profundidade (mm)

GRÁFICO 4 - Dados das varreduras axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente B, restaurado com resina composta, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda.

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

90μm

90μm

121μm

90μm

1.289

0.547

0.322

0.195

Fenda

Superfície ar / esmalte

Varred

ura la

teral (m

m)

Profundidade (mm)

GRÁFICO 5 - Dados das varreduras axial e lateral expostos em 2 dimensões, do dente C, restaurado com amálgama, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda.

Varredura axial (mm)

Varredura axial (mm)

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62

0,2 0,4 0,6 0,8

79μm

60μm

51μm

51μm

3.757

3.636

0.161

0.828

Superfície ar / esmalte

Fenda

Varred

ura la

teral

(mm)

Profundidade (mm)

GRÁFICO 6 - Dados das varreduras axial e lateral expostos em 2 dimensões do dente D, restaurado com amálgama, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda.

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

90μm

110μm

100μm

100μm

2.07

1.351

1.183

0.379

Fenda

Superfície ar / esmalte

Varred

ura la

teral

(mm)

Profundidade (mm)

GRÁFICO 7 - Dados das varreduras axial e lateral expostos em 2 dimensões do dente E, restaurado com resina composta, em área restrita ao esmalte dentário, com fenda.

Varredura axial (mm)

Varredura axial (mm)

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63

A partir de dados similares aos mostrados nos gráficos 3 a 7, uma matriz 2x2 pôde ser

construída, usando os pontos obtidos a partir dos deslocamentos laterais e axiais. Esta matriz

foi inserida no programa Origin (usamos a versão 6.0). A matriz foi calibrada para os valores

de máximo (maior espalhamento) e mínimo (menor espalhamento), definidos como branco e

preto, respectivamente, numa escala preto/branco de 64 tonalidades. A construção desta

matriz gerou a imagem mostrada na figura 11, onde toda a informação da posição e valor da

espessura da fenda pode ser visualizada. É importante destacar que estes dados podem ser

mostrados em tempo real no computador, se o sistema de OCT estiver operando em tempo

real.

FIGURA 11 - Imagem tomográfica do dente D. O gráfico do lado esquerdo mostra a varredura axial do esmalte restaurado com amálgama, mostrando a fenda. A figura (lado direito) mostra claramente a região do esmalte onde está localizada a fenda.

Menor espalhamento

Maior espalhamento

Fenda

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Para obtenção de uma imagem em três dimensões, a outra dimensão lateral deve ser medida,

uma matriz 3x3 construída e um software adequado (o programa Origin não permite a

construção de imagem em 3D) utilizado para construção da imagem.

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DISCUSSÃO

Idriss et al. (2003) relataram que a principal causa de insucesso nos tratamentos

restauradores era atribuída à presença de fendas situadas entre as paredes cavitárias e a

restauração. De acordo com Piva et al. (2002) essas fendas têm como conseqüência a

microinfiltarção, que permite a passagem de bactérias, íons e substâncias químicas entre o

dente e a restauração. Ben-Amar (1989), atribuiu o aparecimento dessas fendas, localizadas na

interface dente/restauração, nos casos de restaurações de amálgama, à não adesão do material

restaurador às paredes do dente. Desta forma, pôde se sugerir que os materiais restauradores

adesivos teriam um melhor comportamento clínico quando comparados aos metálicos. Porém,

apesar do aprimoramento das técnicas adesivas dos materiais restauradores, Castro et al.

(2002) e Peutzfeldt e Asmussen (2004) afirmaram que a contração conseqüente do processo

de polimerização continua comprometendo os sistemas restauradores adesivos.

Villela et al. (1991) e Hayashi e Wilson (2003) citaram como a principal causa da

microinfiltração a cárie secundária, podendo causar danos, muitas vezes irreversíveis, à polpa

dentária. Esses pesquisadores referenciaram também que a microinfiltração seria a principal

causa de substituição das restaurações, fossem elas de amálgama ou de resina composta.

Desta forma, a interface dente/restauração tornou-se um ponto crítico para a Odontologia

restauradora e estética, despertando sempre a atenção de pesquisadores como Guirado et al.

(1989), Araújo et al. (1992) e Tangsgoolwatana et al. (1997) para a realização de estudos que

tinham como objetivo a diminuição da fenda localizada nessa área, bem como da infiltração

marginal e de suas conseqüências prejudiciais ao sucesso do tratamento restaurador.

Estudos de grande relevância foram realizados com o objetivo de mensurar essas

fendas, como por exemplo o realizado por Rigsby et al. (1990) que através da microscopia

eletrônica de varredura pôde detectar fendas marginais com espessuras que variavam de 2,9 a

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16,4μm em restaurações de amálgama. Também estudando restaurações em amálgama, Bem-

Amar et al. (1995) utilizaram da microscopia para quantificar fendas marginais de

aproximadamente 10 a 15μm. Opdan et al. (1997) e Haak et al. (2002), estudaram

restaurações de resina composta. Os estudos realizados pelos primeiros pesquisadores

mediram fendas com espessura de 0,29μm a 15,46μm, enquanto que na outra pesquisa foram

induzidas falhas na interface dente restauração medindo de 0,1mm a 0,3mm. Sturdevant et al.

(1999) observaram que a dificuldade de adaptação das restaurações indiretas às paredes

cavitárias resultava em fendas cuja espessura variava de 35 e 105μm, sendo bem maiores do

que aquelas observadas nas restaurações diretas. Tanto Opdan et al. (1997) quanto Haak et al.

(2002) compararam as medidas obtidas a partir da microscopia com imagens radiográficas,

porém Haak et al. (2002) concluíram que as radiografias resultavam freqüentemente em falsos

positivos ou falsos negativos.

Observando-se a importância de se realizar uma avaliação, quantitativa e qualitativa da

interface dente/restauração, os pesquisadores do Laboratório de Optoeletrônica e Fotônica da

Universidade Federal de Pernambuco, envolvidos nessa pesquisa, sugeriram a utilização da

técnica de Tomografia por Coerência Óptica (OCT) como método de identificação e

mensuração de falhas presentes em restaurações, podendo inclusive ser utilizada in vivo sem

causar qualquer tipo de dano aos tecidos examinados.

A amostra utilizada na pesquisa foi de apenas 5 molares humanos. Apesar de pequena,

a amostra mostrou-se suficiente para a obtenção dos resultados do experimento, pois o

objetivo do trabalho não foi avaliar estatisticamente os materiais empregados na confecção

das restaurações, e sim o sistema de OCT empregado como método de avaliação da interface

dente restauração.

Um laser de estado sólido de Ti:safira emitindo pulsos curtos, da ordem de 150 fs foi

utilizado como fonte de luz de baixa coerência. A escolha da fonte para este experimento foi

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feita a partir das observações feitas por Bouma e Tearney (2002) que afirmaram que ao se

selecionar uma fonte para um sistema de OCT era importante levar em consideração seu

comprimento de onda, sua largura de banda, sua potência e a estabilidade.

O comprimento de onda utilizado foi de 800nm, próximo ao infravermelho, que, de

acordo com Gladkova et al. (2000), estava dentro da “janela terapêutica”, onde em tecidos

biológicos a absorção é baixa e o espalhamento relativamente elevado. A potência média do

feixe na saída do laser foi de 500mW, mas o valor máximo de 50mW foi usado ao incidir na

amostra, que, de acordo com as observações feitas por OTIS et al. (2000) não oferece

qualquer tipo de risco ao paciente e à equipe profissional.

Baseando-se da equação (1), a resolução axial (longitudinal) do sistema é dada pelo

comprimento de coerência da fonte (Δz = lc.), sendo inversamente proporcional à largura de

banda (Δλ) e proporcional ao quadrado do comprimento de onda central (λ) (HARTIL et al.,

2000). Desta forma, calculou-se para este sistema, com comprimento de onda (λ) de 800 nm e

largura de banda (Δλ) de 63 nm, uma resolução axial de ~ 7 μm. Porém, experimentalmente

obteve-se uma resolução axial de 10 µm, inferior à esperada para este experimento. Este fato

foi atribuído aos efeitos de polarização que se mostraram através de bandas laterais,

observadas na figura de autocorrelação, e foi conseqüência da passagem da luz através da

fibra óptica. Também fundamental para as imagens tomográficas é a resolução lateral

(transversal), relacionada ao comprimento focal (f) e o diâmetro do feixe na lente (d). Nesta

pesquisa, a resolução lateral obtida foi de 35 μm, a partir da equação (2), pois neste

experimento o comprimento focal de 10 cm e o diâmetro do feixe na lente aproximadamente 3

mm.

Através desse experimento foi possível mostrar que o método de OCT formou

imagens em duas dimensões que permitiram a identificação e a medição das fendas, (Fig.11)

diferentemente da técnica de raios X (Fig.4 e 5). Este tipo de imagem também pode ser obtido

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em tempo real utilizando o mesmo software empregado nesta pesquisa, desde que o sistema

de OCT seja modificado, introduzindo um espelho vibrando ou um galvanômetro, como já foi

demonstrado. (COLSTON JR. et al., 1998b)

Comparando os valores obtidos a partir do OCT, com as imagens microscópicas

ópticas, pudemos observar que os resultados são equivalentes, como pode ser observado na

fig.10. A medida através da microscopia eletrônica, devido à alta resolução da técnica,

permitiu obtenção de resultados com valores muito menores de fenda. Valores tão pequenos

quanto 0,29 μm foram descritos por Opdam et al (1997). No entanto, o uso da técnica da

microscopia eletrônica não permite que a avaliação dessas fendas in vivo, situação

perfeitamente possível com a técnica de OCT.

O sistema de OCT também é eficaz quando usado em dentina, sendo para esta situação

recomendado o uso de laser com comprimento de onda maior que 800 nm, que tem um poder

de penetração maior. Porém, neste trabalho os estudos foram restritos à obtenção de medidas

no esmalte dentário.

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CONCLUSÕES

Após a realização desta pesquisa é possível concluir que:

a) A Tomografia por Coerência Óptica pode se tornar um método de diagnóstico auxiliar

bastante eficaz para a Odontologia, permitindo a elaboração de imagens em 2

dimensões dos tecidos duros que compõem o dente.

b) As imagens obtidas através do OCT, ao contrário das radiografias periapicais

permitem a avaliação micrométrica da interface dente/restauração, detectando e

medindo fendas com uma espessura que variou de 51 μm a 146 μm, em restaurações

de amálgama e resina composta restritas ao esmalte dentário.

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ANEXO

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